CN2113468U

CN2113468U - 车辆运行里程速度表

Info

Publication number: CN2113468U
Application number: CN 92200127
Authority: CN
Inventors: 马双久; 王惠生; 张灏; 卢乃宽
Original assignee: Communication Signals Instof Scientific Research Inst Ministry Of Railways (cn
Current assignee: Communication Signals Instof Scientific Research Inst Ministry Of Railways (cn
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1992-08-19

Abstract

车辆运行里程速度表涉及一种速度测量装置，特别适用于车辆运行距离和速度测量。它包括有光电脉冲发生器、连接轴、信号处理器，主要技术特征是：光电脉冲发生器是由小型印有编码的光盘、发光管和光敏管组成，采用小型一体化密封结构；连接轴是由连接杆和连接软轴所组成，连接杆一端为圆形，一端为方形，用插接方式与轴头相接；信号处理器采用单片机，对输入的距离脉冲信号按预定程序计算用发光管显示。具有体积小、重量轻、使用安装维修方便、精确度高的优点。

Description

本实用新型涉及一种速度测量装置，特别适用于车辆运行距离和速度测量。

现在铁路车辆上使用测量距离和速度的装置有两种，一种是老式的旋转电机式的，另一种是利用装在车轴上的光栅盘做为传感器，通过电子电路计算、处理、显示出车辆的运行里程和速度。由于旋转式电机测量精度差，因此逐步被淘汰，而采用光栅传感器的电子式速度表，由于采用分立元件或小规模芯片，使用元件多故障多，功能少且维修不便，当光栅齿数与磨损的车轮直径不适配时，需要停车换光栅盘，十分不便，影响铁路正常运行。

本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺点，提供一种测量准确、维修方便、使用可靠、多功能的速度表。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种车辆运行里程速度表，包括光电脉冲发生器、连接轴、信号处理器、显示器等，其特殊之处在于光电脉冲发生器是由小型印有编码的光栅盘、发光管和光敏管组成，采用小型一体化密封结构，安装在车辆的轴盖上，通过连接轴与车轴相连，脉冲发生器的输出端通过电缆与信号处理器相连，信号处理器采用单片机（8031芯片），对输入的距离脉冲信号按予定的程序进行速度和累积距离计算，通过总线将结果送至距离和速度显示装置，用十进数在发光管上显示出来。

方案中的连接轴是由连接杆和连接软轴所组成，连接杆两端形状各异，一端为圆形、另一端为方形，圆形杆通过连接软轴与光电脉冲发生器的驱动轴相接，方形杆插入安装在车轴头上的连接座的方孔中；与总线相连的有面板键盘、距离的脉冲输出端子、RS232接口以及EPROM芯片；面板上的键盘用以打入起始距离数、距离修正值、正反序计数控制指令；距离的脉冲输出端子可以同时输出4cm、1m、100m脉冲信号；通过RS232接口与外部计算机相接，实现计算机遥控，EPROM存储软件程序；信号处理器中设有自校发生器电路，用以检查处理器工作是否正常，其电路由成片IC₁₂（CD4069）和R₉、C₅以及开关K₄构成。

本实用新型与现有技术相比的优点如下：

1、光电脉冲发生器采用了小型一体化密封结构，安装时不需调整，而且耐振抗冲击性能好，安装简单拆装方便，维修量很少；

2、该表不但可直接显示车辆运行的累积距离，瞬时速度（必要时也可显示加速度），还可以通过标准化5V输出口输出4cm、1m、100m脉冲信号供场强测试和其它通信信号目的使用。除此之外还具有标准R232接口，与计算机连接和对话，实现遥控功能；

3、该表电路硬件采用了8031单片机芯片作中心处理器，电路简单、体积小、工作可靠，速度表的初始参数如起始距离、修正系数、正序和负序计程等可通过面板上的几个键置入，也可通过RS－232接口与外部计算机相连，由计算机实现遥控操作；

4、距离的测量误差，例如车轮轮径变化，车辆轮对的滑行及跳动等引起的误差均可通过软件进行修正，不需要更换光栅盘的齿数，测量误差的修正范围为±4‰，分成20档；

5、具有自检电路和遥控修正显示功能，显示器采用LED数码管，距离显示最大为9999.99Km，误差＜±2‰，速度显示为999.9Km／h以内，误差＜±4‰。

现结合附图详细描述本实用新型实施例

图1为光电脉冲发生器的安装结构图

图2为连接杆的结构示意图

图3为连接软轴的结构示意图

图4为连接座的结构示意图

图5为光电脉冲发生器的结构示意图

图6为信号处理和显示装置的原理方框图

图7为车辆运行里程速度表的电路原理图

图8为车辆运行里程速度表的显示键盘电路原理图

一种车辆运行里程速度表如图1、5、6所示，是由光电脉冲发生器1、连接轴2、3、信号处理器、显示器等组成，光电脉冲发生器1是由小型印有编码的光栅盘4、发光管5、光敏管6所组成，采用小型一体化密封结构，安装在车辆的轴盖7上通过连接轴2、3与车轴8相连，连接轴2、3是由连接杆2和连接软轴3所组成，连接杆2的一端为圆形杆，另一端为方形杆，如图2所示，圆形杆通过连接软轴3与光电脉冲发生器1上的驱动轴9相接，方形杆插入安装在车轴头上的连接座10的方孔中如图4所示。

车辆运行时，车轴8转动通过连接轴2、3带动光电脉冲发生器的驱动轴9旋转，使光电脉冲发生器1产生电脉冲，通过屏蔽电缆送到信号处理和显示装置的输入端如图6所示。首先由输入整形电路对信号波形进行整形和倍频，然后送至单片机（8031芯片）。单片机对输入的距离脉冲信号按予先编好的程序进行速度和累积距离的计算，通过总线将其结果送至距离和速度显示器，用十进数在发光管上显示出来。与总线相连的还有面板键盘、距离脉冲输出端子、RS－232接口以及EPROM芯片。面板上的键盘用以打入起始距离数、距离修正值、正反序计数控制指令。距离输出端子可以同时输出4cm、1m、100m脉冲信号。通过RS－232接口与外部计算机相接，实现计算机遥控。EPROM存储软件程序。信号处理器中设有自校发生器电路，用以检查处理器工作是否正常，其电路由成片IC₁₂（CD4069）和R₉、C₅以及开关K₄构成如图7所示。

以下结合车辆运行里程速度表的电路原理图7、8对其实施电路做进一步描述：

由装在车辆轴头上的距离（速度）光电脉冲发生器1的输出电缆，送出等距离的脉冲信号，此脉冲信号为标准5伏信号，经过导线送至信号处理和显示装置的输入端子1N，与输入电路芯片IC₁₂（CD4069）的脚1相连，由脚1－6组成防抖动电路，之后送到IC₆芯片，脚1－6和C₂、C10组成的整形电路，将脉冲波形标准化，然后由脚6输出，送至倍频电路，将脉冲信号倍增提高精确度。倍频电路由芯片IC₆的脚10－13和R₄、R₅、R₆及C₁、C₈、D₁、D₂组成，由脚10输出至单片微处理器IC₃（8031）的Tφ口，单片机由软件程序进行信号处理，IC₄为单片机IC₃的锁存器，由P₀口与其相连，通过它与可编程序存储器IC₅（2716）连接，存储软件程序。为了将输入距离的脉冲信号波形调到最佳，整形后的另一路信号从IC₆的9脚入，8脚出送给面板上的表头指示。

IC₃的INTφ、INT.1是距离读数修正用的控制口，RX、TX口为串行收发口，可与外部计算机连接，做为RS－232接口，进行外部遥控等。IC₃的P_1、3，P_1、4，P_1、5，P_1、6是距离脉冲的输出口，可根据程序设计将距离脉冲信号送给外部设备。

IC₃的P₁、φ、P_1、1、P_1、2做为面板上操作键盘的列输入口，IC₇、IC₈、IC₉、IC₁₀、IC₁₁、IC₁₆是做显示控制的电路，IC₇为单片机输出的距离及速度的数字显示信号的锁存器，IC₈和IC₉做为数字显示的位锁存，IC₁₀和IC₁₁是显示位的驱动器。

IC₁和IC₂是距离脉冲的展宽电路，是为了将单片机输入距离窄脉冲加宽而设计的，以便能推动外部的记录设备，IC₁、IC₂的脚1和脚9分别与单片机IC₃的P₁₃、P₁₄和P₁₅、P₁₆相连接，经过IC₁、IC₂组成的展宽电路将加宽的距离脉冲，由IC₂的脚12、脚4和IC₁的脚4、脚12分别经过由IC₁₃组成的驱动器输出1m、100m和4cm的距离脉冲信号。

面板上的显示电路分两组，一组是速度显示，由4个7段LED发光管和一个驱动芯片IC₁₄组成，另一组是由6个7段LED发光管和一个驱动芯片IC₁₅组成，显示累计的距离数（Km），速度显示管通过V₁－V₄连接端子与IC₁₀连接，距离数码管通过端子S₁－S₆与IC₁₃芯片连接，IC₁₄、IC₁₅通过A₁B₁C₁D₁和A₂B₂C₂D₂端子与IC₇相连，面板上的键盘控制电路行控制通过端子K₁－K₃与IC₃的P_1、0、P_1、2、P_1、3脚相连，行控制通过A₁B₁C₁D₁和A₂B₂C₂D₂端子与IC₇连接，以完成键盘上的操作控制。

置位电路由开关键K₁和R₁₅、R₁₆、C₁₂组成，键K₂为正、负序计数控制，K₃为显示数值修正键。

IC₁₂的另外三个非门电路串联起来，由R₉C₅构成自校振荡器，当K₄闭合时由脚12送出一固定脉冲到至脚1，即可在显示器上显示出一速度和变化着的距离，来检查本机电路是否正常。

由于本装置采用了新型设计及超大规模集成电路、单片机、使该装置体积小、重量轻，使用安装维修方便，精确度高，性能稳定，可以在全国铁路上推广使用。本装置提供的传感器连接结构亦可用于汽车测量系统，此外该装置还可用于铁路信号检测、机车速度表。

Claims

1、一种车辆运行里程速度表、包括光电脉冲发生器、连接轴、信号处理器、显示器等，其特征在于光电脉冲发生器是由小型印有编码的光栅盘、发光管和光敏管组成，安装在车辆轴承盖上，通过连接轴与车轴相连，脉冲发生器的输出端通过电缆与信号处理器相连，信号处理器采用单片机(8031芯片)，对输入的距离脉冲信号按予定的程序进行速度和累积距离计算，通过总线将结果送至距离和速度显示装置，用十进数在发光管上显示出来。

2、根据权利要求1所述的速度表，其特征在于连接轴是由连接杆和连接软轴所组成，连接杆两端形状各异，一端为圆形，另一端为方形，圆形杆通过连接软轴与光电脉冲发生器的驱动轴相接，方形杆插入安装在车轴头上的连接座的方孔中。

3、根据权利要求1所述的速度表，其特征是与总线相连的有面板键盘、距离和脉冲输出端子、RS232接口以及EPROM芯片。

4、根据权利要求1所述的速度表，其特征是面板上的键盘用以打入起始距离数、距离修正值、正反序读数控制指令。

5、根据权利要求1所述的速度表，其特征是距离的脉冲输出端子可以同时输出4cm、1m、100m脉冲信号。

6、根据权利要求1所述的速度表，其特征在于通过RS－232接口与外部计算机相接，实现计算机遥控，EPROM存储软件程序。

7、根据权利要求1所述的速度表，其特征在于信号处理器中设有自校发生器电路，用以检查处理器工作是否正常，其电路由成片IC₁₂（CD4069）和R₉、C₅以及开关K₄构成。